(57)【要約】【課題】必要以上に炉温制御の応答性を犠牲にすることなく、連続焼鈍炉の安定な炉温制御を可能にすること。【解決手段】本発明の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法は、連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、連続焼鈍炉の炉温モデルを複数の実績データ毎に同定する同定ステップ（ステップＳ１）と、同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップ（ステップＳ２）と、選定ステップにて選定された連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップ（ステップＳ３）とを含むことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、前記連続焼鈍炉の炉温モデルを前記複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、
前記同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップと、
前記選定ステップにて選定された前記連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップと、
を含むことを特徴とする連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法。
【請求項２】
前記連続焼鈍炉の炉温モデルは、一次遅れ無駄時間系であることを特徴とする請求項１に記載の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法。
【請求項３】
前記調整ステップは、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓのステップ応答法により前記ＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整することを特徴とする請求項１または２に記載の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法。
【請求項４】
前記同定ステップは、前記連続焼鈍炉の連続した操業実績を複数区間に分割して前記複数の実績データを作成することを特徴とする請求項１〜３のうち１項に記載の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法。
【請求項５】
連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、前記連続焼鈍炉の炉温モデルを前記複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、
前記同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップと、
前記選定ステップにて選定された前記連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップと、
を含む設計方法によって設計されたことを特徴とする連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器。
【請求項６】
連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、前記連続焼鈍炉の炉温モデルを前記複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、
前記同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップと、
前記選定ステップにて選定された前記連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップと、
を含む設計方法によって設計されたＰＩＤ制御器を用いて連続焼鈍炉の炉温を制御することを特徴とする連続焼鈍炉の炉温制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法ならびにＰＩＤ制御器、および連続焼鈍炉の炉温制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の連続焼鈍処理は、予熱帯、加熱帯、均熱帯、および冷却帯などで構成される連続焼鈍炉に鋼板を連続的に送り込み、一定速度で連続焼鈍炉内を搬送させながら、鋼板の熱処理を行う工程である。連続焼鈍炉における加熱帯及び均熱帯における加熱方式としては、ラジアントチューブの輻射熱により炉内を加熱する間接加熱方式が一般的に採用されている。なお、ラジアントチューブとは、燃焼ガスを吹き込んだチューブからの放射熱によって、鋼板を間接的に加熱する加熱装置である。
【０００３】
ところで、ラジアントチューブによる間接加熱型の連続焼鈍炉は、炉温の応答が遅いという性質がある。連続焼鈍炉内の鋼板の温度は炉温の変化に追従して変化するので、連続焼鈍炉の炉温の応答が遅いことは、鋼板への入熱の過不足となり、歩留まり低下の要因となる。特に、鋼板のサイズや操業状況により炉内搬送速度を変更した時は、炉温制御の目標値を変更するので、連続焼鈍炉の炉温の素早い応答が必要となる。
【０００４】
したがって、従来より、連続焼鈍炉の炉温制御のための様々な技術が知られている。例えば、特許文献１には、連続焼鈍ラインにおける入側ルーパよりも手前に配置された測定器により鋼板表面の反射率を測定し、測定された反射率から鋼板表面の熱吸収特性を算出して、連続焼鈍炉の炉温制御を行う方法が記載されている。また、特許文献２には、連続焼鈍炉の炉温制御の応答性を向上させるため、連続焼鈍炉における複数のゾーンに対する燃焼負荷配分を動的に変更する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８４７５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２５４８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
連続焼鈍炉の炉温の応答性の問題を解決するためには、上述の先行技術のような炉温制御の方法の工夫のみならず、炉温制御装置の最適化を行う必要がある。ところが、連続焼鈍炉の炉温の応答が遅いため、炉温制御装置（具体的には炉温制御にかかるＰＩＤ制御器）の調整は多大な時間を要する。また、鋼板の炉内搬送速度や鋼板のサイズなどの負荷条件により連続焼鈍炉の炉温の動特性が変化するので、ある負荷条件に対しては良好な制御性能が得られても、負荷条件が変われば炉温のオーバーシュートが大きくなり、鋼板の温度が管理範囲から外れてしまうことがある。一方、オーバーシュートを抑制するように炉温制御のＰＩＤ制御器を設計しようとすると、連続焼鈍炉の炉温の動特性の変動範囲が不確かであるが故に、安定性を十分に確保して保守的な設計にならざるを得ない。その結果、炉温制御の応答性が犠牲となることとなる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、必要以上に炉温制御の応答性を犠牲にすることなく連続焼鈍炉の安定な炉温制御を可能にする、連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法ならびにＰＩＤ制御器、および連続焼鈍炉の炉温制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法は、連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、前記連続焼鈍炉の炉温モデルを前記複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、前記同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップと、前記選定ステップにて選定された前記連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器は、連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、前記連続焼鈍炉の炉温モデルを前記複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、前記同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップと、前記選定ステップにて選定された前記連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップとを含む設計方法によって設計されたことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の連続焼鈍炉の炉温制御方法は、連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、前記連続焼鈍炉の炉温モデルを前記複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、前記同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する選定ステップと、前記選定ステップにて選定された前記連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する調整ステップとを含む設計方法によって設計されたＰＩＤ制御器を用いて連続焼鈍炉の炉温を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法ならびにＰＩＤ制御器、および連続焼鈍炉の炉温制御方法は、必要以上に炉温制御の応答性を犠牲にすることなく安定に連続焼鈍炉の炉温制御を可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器により炉温制御を行う連続焼鈍ラインの構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、連続焼鈍炉の炉温制御にかかる炉温制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器の設計方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器の設計方法に用いる炉温制御のシステムモデルである。
【図５】図５は、炉温モデルの伝達関数が１次遅れ無駄時間系である場合のステップ応答を示すグラフである。
【図６】図６は、連続焼鈍炉の操業実績のデータの一区間の実プロセスおよび炉温モデルの炉温を示すグラフである。
【図７】図７は、各区間毎に算出したゲイン余有の例を示すグラフである。
【図８】図８は、影響係数が大きい場合と影響係数が小さい場合とにおけるステップ応答の差を概略的に示したグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器の設計方法により設計された炉温ＰＩＤ制御器のステップ応答を従来例のステップ応答と比較して示したグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態にかかる設計方法により設計された炉温ＰＩＤ制御器の応答性を従来例の応答性とＲＭＳＥで評価したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法ならびにＰＩＤ制御器、および連続焼鈍炉の炉温制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器により炉温制御を行う連続焼鈍ラインの構成例を示す模式図である。図１に示すように、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器により炉温制御を行う連続焼鈍ライン１は、ペイオフリール２ａ，２ｂ、溶接機３、クリーニングセクション４、テンションレベラ５ａ〜５ｄ、入側ルーパ６、連続焼鈍炉７、出側ルーパ８、スキンパスミル９、および後処理部１０を主な構成要素として備えている。
【００１５】
ペイオフリール２ａ，２ｂは、コイル状に巻き取られている鋼板Ｓを払い出して溶接機３に供給する設備である。溶接機３は、ペイオフリール２ａ（又はペイオフリール２ｂ）から払い出された鋼板（先行材）の尾端部とペイオフリール２ｂ（又はペイオフリール２ａ）から払い出された後行の鋼板（後行材）の先端部とを溶接する設備である。クリーニングセクション４は、溶接機３によって溶接された鋼板を洗浄液中に通板することによって鋼板に付着した油脂などを除去する設備である。
【００１６】
テンションレベラ５ａ，５ｂは、クリーニングセクション４を通過した鋼板の歪みを矯正して入側ルーパ６に供給する設備である。入側ルーパ６は、後段の焼鈍処理のために、鋼板の張力を保ちながら鋼板を一時待機させるための設備である。入側ルーパ６によってタイミング調整された鋼板は、テンションコントロールユニット１１ａを経由して連続焼鈍炉７に通板される。
【００１７】
連続焼鈍炉７は、予熱帯７ａ、加熱帯７ｂ、均熱帯７ｃ、および冷却帯７ｄを有し、溶接によって接続された複数の鋼板を予熱帯７ａ、加熱帯７ｂ、均熱帯７ｃ、および冷却炉７ｄに順次通板することによって複数の鋼板を連続的に焼鈍する。焼鈍後の鋼板は、ウォータークエンチ設備１２およびテンションコントロールユニット１１ｂを経由して出側ルーパ８に搬入される。出側ルーパ８は、後段の後処理のために、鋼板の張力を保ちながら鋼板を一時待機させるための設備である。
【００１８】
スキンパスミル９は、テンションレベラ５ｃ，５ｄと協働して、出側ルーパ８から送出された鋼板を調質圧延するための設備である。後処理部１０は、鋼板から不要部分を切断するトリマ、鋼板にオイルを塗るオイラー、および検査プロセスで検出された不良部を切断するシャーなどを備える設備である。後処理部１０を通過した鋼板は、テンションリール１３ａ，１３ｂに巻き取られる。
【００１９】
次に、以上説明した連続焼鈍ライン１の連続焼鈍炉７の炉温制御にかかる炉温制御装置の概略構成を説明する。
【００２０】
図２は、連続焼鈍炉７の炉温制御にかかる炉温制御装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、本発明の実施形態にかかる炉温制御装置１４は、炉温ＰＩＤ制御器１５と流量ＰＩＤ制御器１６とを備える。図２に示されるように、本発明の実施形態にかかる炉温制御装置１４は、連続焼鈍炉７の炉温を制御対象とするフィードバック制御を行う。
【００２１】
炉温ＰＩＤ制御器１５は、炉温実績値ｙと炉温目標値ｒとから操作量［ガス流量］ｕを算出する制御器である。炉温実績値ｙは、連続焼鈍炉７に設けられた熱電対により測定される値であり、炉温目標値ｒは、不図示の入力手段によりオペレータが入力する連続焼鈍炉７の目標となる炉温である。
【００２２】
流量ＰＩＤ制御器１６は、炉温ＰＩＤ制御器１５が算出した操作量［ガス流量］ｕに従って、ラジアントチューブ１７に吹き込む燃焼ガスおよび空気の流量を制御する。具体的には、流量ＰＩＤ制御器１６は、燃焼ガス用のバルブ１８ａと空気用のバルブ１８ｂとの開度を調節し、燃焼ガス用のオリフィス流量計１９ａと空気用のオリフィス流量計１９ｂとにより燃焼ガスと空気との流量を監視する。すなわち、流量ＰＩＤ制御器１６は、フィードバック制御により、炉温ＰＩＤ制御器１５が算出した操作量［ガス流量］ｕを実現する制御器である。なお、ラジアントチューブ１７に吹き込む燃焼ガスは、コークス炉から発生する副生ガス（ＣＯＧ：Ｃｏｋｅ  Ｏｖｅｎ  Ｇａｓ）であることが想定されるが、本発明の実施はこれに限定されるものではない。
【００２３】
次に、上記説明した炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法について説明する。最初に、図３を参照しながら、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法の全体の手順について説明する。その後、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器の設計方法の各ステップについて詳細に説明していく。なお、以下では、設計者またはオペレータなど（以下、設計者等という）が本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器の設計方法を行うものとして説明を行うが、本発明の実施はこれに限らず、機械による自動化によっても実施可能である。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法を示すフローチャートである。図３に示されるように、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法は、設計者等が連続焼鈍炉における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、連続焼鈍炉の炉温モデルを複数の実績データ毎に同定することから始まる（ステップＳ１）。この複数の実績データは、板サイズ、鋼種、炉内搬送速度その他の負荷条件が異なる６日６時間（９０００分）相当分の連続焼鈍炉７の操業実績のデータを３００分ずつの区間に３０分割することにより作成される。このように区間毎に炉温モデル２０のパラメータを同定することで、設計者等は対象プロセスの動特性の変動範囲を見積もることができる。
【００２５】
次に、設計者等は、複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉の炉温モデルのうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルを選定する（ステップＳ２）。すなわち、この選定されたゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉の炉温モデルが、最も炉温制御が不安定となる区間を制御系が最も不安定となる連続焼鈍炉の負荷条件である。
【００２６】
そして、設計者等は、上述の選定された連続焼鈍炉の炉温モデルを用いてＰＩＤ制御器の制御パラメータを調整する（ステップＳ３）。この制御パラメータの調整方法としては、例えばＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓのステップ応答法が用いられる。
【００２７】
次に、上記本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法のステップＳ１についてより詳細に説明する。
【００２８】
一般に、制御系の設計を行うにあたり、応答性や安定性を評価するためには、対象プロセスの動特性を表すモデルが必要となる。しかし、制御系の対象プロセスにおける物理現象が簡単かつ明らかな場合には、微分方程式や運動方程式などの物理法則に基づいて対象プロセスの動特性を表現できるが、制御系の対象プロセスが複雑な場合または物理現象が明らかでない場合には、制御系の対象プロセスの動特性を物理法則に基づくモデルのみで表現することは非常に困難である。
【００２９】
連続焼鈍炉７の炉温制御における対象プロセスとなる連続焼鈍炉７の炉温の動特性は、鋼板の大きさ、炉内搬送速度、および目標鋼板温度などの負荷条件の他に、炉壁からの抜熱量および炉内における熱の対流の仕方などの伝熱条件によっても大きく変動する。その結果、連続焼鈍炉７の炉温の動特性を物理モデルで表現することは事実上不可能である。
【００３０】
そこで、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法では、設計者等が炉温制御のシステムモデルにおける対象プロセスにかかる炉温モデルの構造を決定し、その炉温モデルにおけるパラメータを対象プロセスの入出力データから推定する。図４は、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法に用いる炉温制御のシステムモデルである。
【００３１】
図４に示されるように、本発明の実施形態にかかる炉温制御のシステムモデルは、目標値を炉温目標値ｒとし、制御量を炉温実績値ｙとするフィードバック制御によるモデルである。炉温ＰＩＤ制御器１５は、対象プロセスの炉温モデル２０に対して前置され、炉温ＰＩＤ制御器１５の操作量はガス流量ｕである。つまり、ガス流量ｕおよび炉温実績値ｙは、炉温モデル２０のパラメータを推定するための入力変数および出力変数となっている。したがって、設計者等は、ガス流量ｕおよび炉温実績値ｙの入出力データから炉温モデル２０を推定することになる。
【００３２】
本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法では、対象プロセスの炉温モデル２０が１次遅れ無駄時間系の伝達関数を有すると仮定する。すなわち、炉温モデル２０の伝達関数は下式で表現される。図５は、炉温モデル２０の伝達関数が１次遅れ無駄時間系である場合のステップ応答を示すグラフである。
【数１】
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【００３３】
次に、ガス流量ｕおよび炉温実績値ｙの入出力データから炉温モデル２０のゲインおよび時定数を同定する方法の説明を行う。本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法では、まず、設計者等が板サイズ・鋼種・炉速など負荷条件の異なる６日６時間（９０００分）相当分の連続焼鈍炉７の操業実績のデータを用意する。そして、設計者等は、この６日６時間（９０００分）相当分の連続焼鈍炉７の操業実績のデータを３００分ずつの区間に３０分割し、各区間毎においてシステム同定法により炉温モデル２０のゲインおよび時定数を同定する。なお、このシステム同定法としては、最小二乗法により炉温モデルのゲインおよび時定数を決定する方法を用いることができる。図６は、上記のように炉温モデル２０のゲインおよび時定数を同定した場合における、連続焼鈍炉７の操業実績のデータの一区間の実プロセスおよび炉温モデルの炉温を示すグラフである。
【００３４】
次に、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法のステップＳ２では、設計者等が、上記のように各区間毎にゲインおよび時定数が同定された炉温モデル２０の伝達関数に基づいて、各区間毎に炉温モデル２０のゲイン余有を算出する。なお、このゲインおよび時定数が同定された炉温モデル２０の伝達関数からゲイン余有を算出する方法は、伝達関数からゲイン余有を算出する一般的な方法が用いられる。
【００３５】
図７は、上述のように各区間毎に算出したゲイン余有の例を示すグラフである。図７に示されるゲイン余有の例では、区間Ｎｏが２１の場合にハンチングまでの余有が最小となる。従って、図７に示されるゲイン余有の例では、区間Ｎｏが２１の場合に影響係数が最大となる。なお、図８は、影響係数が大きい場合と影響係数が小さい場合とにおけるステップ応答の差を概略的に示したグラフである。なお、ここでの影響係数とは、ガス流量が炉温に与えるの影響の程度を表す係数である。
【００３６】
そして、本発明の実施形態にかかる炉温ＰＩＤ制御器１５の設計方法のステップＳ３では、設計者等が、ゲイン余有が最小になるものとして選定された連続焼鈍炉７の炉温モデル２０を用いて炉温ＰＩＤ制御器１５の制御パラメータを調整する。すなわち、ゲイン余有が最小になる連続焼鈍炉の炉温モデルが連続焼鈍炉の温度制御において最も不安定となる条件として、設計者等は炉温ＰＩＤ制御器１５の制御パラメータを調整することになる。
【００３７】
上記炉温ＰＩＤ制御器１５の制御パラメータ調整方法として、例えばＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓのステップ応答法が用いられる。すなわち、設計者等は、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓのステップ応答法により定まる比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分（Ｄ）の制御パラメータを用いて、炉温ＰＩＤ制御器１５の制御パラメータを調整する。
【００３８】
最後に、図９および図１０を参照して、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器の設計方法により設計された炉温ＰＩＤ制御器１５の効果について説明する。
【００３９】
図９は、本発明の実施形態にかかるＰＩＤ制御器の設計方法により設計された炉温ＰＩＤ制御器１５のステップ応答を従来例のステップ応答と比較して示したグラフである。図９には、時間が５０分の位置において炉温を７３０℃から７５０℃へステップ状に変化させた場合の、従来法にかかる炉温ＰＩＤ制御器の炉温およびガス流量のステップ応答と本発明の実施例にかかる炉温ＰＩＤ制御器の炉温およびガス流量のステップ応答とが表示されている。図９に示されるように、本発明の実施例にかかる炉温ＰＩＤ制御器によれば、従来法にかかる炉温ＰＩＤ制御器では１８．４分であった収束時間が１４．８分に短縮し、３．６分の応答性が向上する。つまり、本発明の実施例にかかる炉温ＰＩＤ制御器によれば、従来法にかかる炉温ＰＩＤ制御器よりも素早く目標値へと追従することができることが示された。なお、本発明の実施例にかかる炉温ＰＩＤ制御器による炉温制御では、オーバーシュートが４℃程度発生しているが、目標板温の±１０℃の範囲であるので鋼板の品質に影響が発生しない範囲である。
【００４０】
図１０は、本発明の実施形態にかかる設計方法により設計された炉温ＰＩＤ制御器１５の応答性を従来例の応答性とＲＭＳＥで評価したグラフである。図１０は、上述のように６日６時間（９０００分）相当分の実績データを３００分ずつ３０分割することにより作成された区間の全てをサンプルデータとして用いて、従来法にかかる炉温ＰＩＤ制御器と本発明の実施例にかかる炉温ＰＩＤ制御器と平均二乗和（ＲＭＳＥ）により評価したグラフである。図１０に示されるように、本発明の実施例にかかる炉温ＰＩＤ制御器によれば、従来法にかかる炉温ＰＩＤ制御器では１８．５℃であった炉温目標値と炉温実績値の平均二乗和（ＲＭＳＥ）が１５．５℃に低下し、３℃の精度向上を確認できる。
【００４１】
以上より、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法は、連続焼鈍炉７における負荷条件の異なる操業実績から複数の実績データを作成し、連続焼鈍炉７の炉温モデル２０を複数の実績データ毎に同定する同定ステップと、同定ステップにて複数の実績データ毎に同定された連続焼鈍炉７の炉温モデル２０のうち、ゲイン余有が最小となる連続焼鈍炉７の炉温モデル２０を選定する選定ステップと、選定ステップにて選定された連続焼鈍炉７の炉温モデル２０を用いて炉温ＰＩＤ制御器１５の制御パラメータを調整する調整ステップとを含むので、必要以上に炉温制御の応答性を犠牲にすることなく、連続焼鈍炉の安定な炉温制御を可能にすることができる。
【００４２】
また、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法は、連続焼鈍炉の炉温モデルが、一次遅れ無駄時間系であることが好ましく、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓのステップ応答法により炉温ＰＩＤ制御器１５の制御パラメータを調整することが好ましい。さらに、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法は、本発明の実施形態にかかる連続焼鈍炉の炉温制御にかかるＰＩＤ制御器の設計方法では、連続焼鈍炉７の連続した操業実績を複数区間に分割して複数の実績データを作成することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  連続焼鈍ライン
２ａ，２ｂ  ペイオフリール
３  溶接機
４  クリーニングセクション
５ａ〜５ｄ  テンションレベラ
６  入側ルーパ
７  連続焼鈍炉
７ａ  予熱帯
７ｂ  加熱帯
７ｃ  均熱帯
７ｄ  冷却帯
８  出側ルーパ
９  スキンパスミル
１０  後処理部
１１ａ，１１ｂ  テンションコントロールユニット
１２  ウォータークエンチ設備
１３ａ，１３ｂ  テンションリール
１４  炉温制御装置
１５  炉温ＰＩＤ制御器
１６  流量ＰＩＤ制御器
１７  ラジアントチューブ
１８ａ，１８ｂ  バルブ
１９ａ，１９ｂ  オリフィス流量計
２０  炉温モデル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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